Дополнительно легированных

Сплавы АЛЗ, АЛ5 и АЛ6 — низкокремнистые силумины, дополнительно легированные медью (а также в небольших количествах магнием и марган-

Латуни. Латунями называют сплавы меди с цинком, содержащие от 10 до 50% Zn, иногда дополнительно легированные рядом других элементов (алюминием, оловом, кремнием, никелем и др.). В первом случае это так называемые простые латуни, во втором — специальные латуни.

Сплавы на железоникелевой основе содержат железо - никель не менее 65 %. Их применяют для изготовления крепежных деталей паровых и газовых турбин (табл. 12). Структура сплавов твердый раствор хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе. Сплавы обычно делят на две группы: 1) с содержанием 14— 16 % Сг и 32—38 % Ni (ХН35ВТЮ, ХН38ВТ и др.). Эти сплавы дополнительно легированные вольфрамом, титаном и алюминием, после закалки и старения характеризуются высокой жаропрочностью (табл. 12); 2) с содержанием 20—25 % Сг и 25—45 % Ni (ХН28ВМАБ, 06ХН28МДТ и др.). Сплавы этой группы, благодаря высокому содержанию хрома, обладают хорошей коррозионной стойкостью, жаростойкостью, но жаропрочность их ниже.

Для измельчения структуры и устранения избыточных кристаллов кремния силумины модифицируют натрием (0,05—0,08 % Na) путем присадки к расплаву смеси солей 67 % NaF и 33 % NaCl. В присутствии натрия происходит смещение линий диаграммы состояния (рис. 164, а), и заэвтектический (эвтектический) сплав АЛ2 (11 —13 % Si) становится доэвтектическим. В этом случае в структуре сплава вместо избыточного кремния появляются кристаллы а-рас-твора (рис. 165, б). Эвтектика при этом приобретает более тонкое строение и состоит из мелких кристаллов р1 (Si) и а-твердого раствора. В процессе затвердевания кристаллы кремния обволакиваются пленкой силицида натрия (Na2Si), которая затрудняет их рост. Такие изменения структуры улучшают механические свойства сплава (рис. 164, б). Сплав АЛ2 не подвергают упрочняющей термической обработке. Доэвтектические сплавы АЛ4 и АЛ9 (табл. 23), дополнительно легированные магнием, могут упрочняться кроме модифицирования термической обработкой; упрочняющей фазой служит Mg2Si.

Чугуны, дополнительно легированные небольшими количествами Ni (0,3-0,5%), Mo (0,2-0,3%), Nb (0,1%) и подвергнутые изотермической закалке, имеют следующие механические свойства: сгв = 120 кгс/мм2; 5 = 3%; й„ = 3 кгс • м/см2.

В практике для изготовления формообразующих элементов пресс-форм литья под давлением применяют Cr-W-V- и Cr-Mo-V-стали, в некоторых случаях - дополнительно легированные кобальтом (до 5%), никелем (до 1,5%), алюминием (до 1,25%) и кремнием (до 1%). Содержание основных легирующих элементов при этом обычно составляет: 3,5 - 5,0% Сг; 1,5 - 5,0% Мо; 1,5 -9% W; 0,4 - 1,0% V; 0,3 - 0,6% С. Этому соответствуют марки стали типа 4Х5МФС, ЗХ2В8Ф, ЗХ4В4К5Ф, ЗХМЮ, 4ХВС и др. В отечественной практике применяют оба типа сталей, в зарубежной - чаще всего Cr-Mo-V-стали.

Хромоникелевые стали (20ХН, 12ХНЗА) применяют для деталей средних размеров, испытывающих при работе высокие удельные нагрузки Никель увеличивает глубину закаленного слоя, препятствует росту зерна. Стали, дополнительно легированные вольфрамом (18Х2Н4ВА), применяют для изготовления крупных тяжелонагруженных деталей.

Нержавеющие стали в морской воде при достаточно сильной аэрации обладают высокой стойкостью к общей коррозии, однако склонны к сильной местной коррозии, особенно в застойных зонах, ограничивающих аэрацию. Различные марки нержавеющих сталей довольно сильно различаются по скорости развития местной коррозии. Наиболее устойчивы хромоникелевые стали аустенитного класса, дополнительно легированные молибденом, а наиболее подвержены местной коррозии простые хромистые стали. В спокойной морской воде нержавеющие стали, не легированные молибденом, не имеют преимуществ перед углеродистыми сталями по склонности к местной коррозии. Однако в быстродвижущей-ся морской воде местная коррозия углеродистой стали будет возрастать: а коррозия нержавеющей стали — значительно снижаться. Так, максимальная скорость образования питтинга на стали марки 1X18Н9 в спокойной морской воде была около 1,85 мм/год, в то время как при скорости движения морской воды 1,2 — 1,5 м/с развитие местной коррозии снижалось до 0,09-0,1 мм/год.

Перечисленным выше требованиям удовлетворяют многочисленные сплавы никель—железо, как двойные, так и дополнительно легированные молибденом, медью, хромом, ванадием, вольфрамом, это различные пермал-лойные сплавы и муметаллы.

Установлено, что введение в латунь небольших количеств мышьяка (примерно 0,001—0,06%) заметно снижает ее склонность к обесцинкованию [9]. Сложные по составу латуни, дополнительно легированные оловом или алюминием, также обладают повышенной коррозионной стойкостью. Основными из них являются оловянная латунь ЛО70—1 и алюминиевая латунь ЛА77—2. Благоприятное действие на латунь оказывает также олово (до 1%), которым часто легируют сплавы, содержащие 70% меди и 29% цинка. Этот сплав обладает высокой коррозионной стойкостью в минерализованных водах, однако он подвержен коррозии под напряжением и общей аммиачной коррозии. Коррозионная стойкость латуней возрастает также при присадке к ним алюминия (около 2%), сурьмы и фосфора (по 0,5%). Однако сплавы с этими добавками не нашли широкого применения. При выборе материала конденсаторных трубок в зависимости от степени минерализации охлаждающей воды следует руководствоваться данными табл. 4.

Кремнистые чугуны, содержащие 14—16% кремния, особенно стойки в серной и азотной кислотах. Кремнистые чугуны, дополнительно легированные молибденом, в определенной мере пригодны и для работы в соляной кислоте. Отливки из чугуна с 10% -кремния можно обрабатывать только шлифованием. Для чугунов характерна повышенная склонность к растрескиванию при механических и тепловых ударах.

Ферритные хромистые стали используют также в качестве жаростойких материалов, которые в зависимости от содержания хрома могут работать при температурах до 1050° С. Жаростойкость повышается с образованием защитного окисного слоя Сг2О3. Жаростойкость хромистых сталей с 12% Сг, дополнительно легированных молибденом, никелем, ванадием и др., находится на уровне примерно 600° С.

при этом получаемый более высокий прирост предела упругости после закалки в дополнительно легированных сталях относительно стали ШХ15СГ сохраняется при всех температурах отпуска. Подъем предела упругости в температурном интервале 150—:225° С практически не связан с распадом остаточного аусте-. нйт В сталях ШХ15СГ, ШХ15СГФ и ШХ15СШ количество остаточного аустенита после закалки с оптимальных температур соответственно составляет 13,4; 9,9; 14,3%. При оптимальных температурах отпуска 170—180° С превращается только 0,5; 0,9; 1,2% остаточного аустенита соответственно, а предел упругости резко возрастает и. составляет для сталей ШХ15СГ -г-. 105 кгс/мма, ШХ15СГФ — 115 кгс/мма, ШХ15СГМ — 123 кгс/мм*., .Повышение предела упругости в процессе отпуска 170— 225° С объясняется снятием остаточных напряжений и повышением устойчивости тонкой структуры [111, 138J. По-видимому, снятие напряжений оказывает основное влияние-на повышение, предел а удругоети, так как после отпуска при 170—180° С в изоте.рмине-. 26

Сплавы и наплавки этих двух подгрупп по содержанию углерода и хрома схожи с ранее' рассмотренными сплавами, легированными бором. Поэтому можно сравнить среднюю износостойкость всех наплавок, дополнительно легированных бором, со средней износостойкостью сплавов и наплавок, легированных титаном. В этом случае приближенно можно оценить эффективность этих присадок в целом на углеродохромистые сплавы. Средняя износостойкость при присадке бора равна 1,8, а для группы с титаном средняя износостойкость равна 2,6. Можно сказать, что в целом титан по сравнению с бором значительно эффективнее. Сравним сплавы отдельных типов. Введение титана в углеродистые сплавы несколько увеличивает износостойкость по сравнению с введением такого же количества бора. Введение титана в углеродистые сплавы, содержащие хром, является также более эффективным по сравнению с бором. Что касается количественного влияния титана, то его содержание так же, как и при легировании бором, должно быть оптимальным.

Важное отличие сталей типа XI7, но дополнительно легированных Ti, например, стати Х17Т от XI7, состоит в значительно более низких показателях ударной вязкости при комнатной температуре. Такое явление характерно для сталей ферритного класса, порог хладноломкости которых, как правило, выше 20 °С.

в себя сплавы первых трех групп, дополнительно легированных

В хромоникелевых аустенитных жаропрочных сталях, дополнительно легированных алюминием и титаном, в результате

Следует отметить, что для стойкости двухфазного аустенитно-ферритного шва против трещин небезразличны пути повышения в нем концентрации кремния. Если повышение содержания кремния в шве достигается путем использования стали или проволоки с более высокой концентрацией этого элемента или путем использования электродных покрытий, дополнительно легированных кремнием или ферросилицием, то положительный эффект обеспечен. Если же повышение содержания кремния в шве достигается вследствие перехода кремния из флюса или электродного покрытия, содержащих SiO2, результат может быть совершенно противоположным — в шве могут появиться трещи-ны. Это, видимо, объясняется тем, что восстановление кремния обычно идет за счет окисления хрома из сварочной ванны. Уменьшение содержания хрома в шве нежелательно, хотя оно может и не привести к заметному уменьшению количества феррита, поскольку кремний более энергичный ферритообразователь, чем хром. Дело очевидно, не в количестве феррита, а в его качественных характеристиках. Обеднение феррита хромом, по-видимому, отрицательно сказывается на стойкости швов против трещин. Известно, что крем-невосстановительный процесс сопровождается увеличением содержания окислов кремния (SiO, SiO2) в шве, что не может не отразиться на структуре шва, составе и свойствах последних порций материнской жидкости.

на стали Х23Н18 (ЭИ417), дополнительно легированных ванадием

Наибольшие значения предела упругости достигаютя после закалки и отпуска при 350 °С, особенно у сталей с повышенным содержанием углерода (0,6-0,65 %) и дополнительно легированных кремнием и содержащих, кроме того, карбидообразующие элементы — вольфрам или хром (60С2ХА, 65С2ВА). Высокими

В результате ряда исследований [87,91, 100, 106, 107, 112,348) в СССР, а также за рубежом предложено несколько хромистых сталей, дополнительно легированных молибденом, вольфрамом, ванадием, ниобием и др., для изготовления рабочих и направляющих лопаток, дисков паровых турбин и газотурбинных установок различного назначения (табл. 39—41).

В настоящее время разработан весьма широкий ряд мартенситно стареющих сталей не только на основе систе мы Fe—N1, но и на основе тройных систем (Fe—N1—Со, Fe—N1—Cr, Fe—Cr—Co), дополнительно легированных Mo, •Co, Ti, Al и др Общей особенностью сплавов этого класса